双螺旋导电纺织物、压力传感器及压力传感器制备方法技术

本发明专利技术提供一种双螺旋导电纺织物、压力传感器及该压力传感器制备方法，该双螺旋导电纺织物由预定数量束金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝两两构成DNA双螺旋结构，所述压力传感器包括依次层叠的一基板、一金属电极层、一导电纺织层及一封装层，所述导电纺织层为所述双螺旋导电纺织物构成，其DNA双螺旋结构，使得所述金属包复丝间具有足够强的扭转力，能够快速有效的克服摩擦力，实现高速响应/恢复，具有良好的稳定性、耐用性和可重复使用性，以及低迟滞，同时所述双螺旋丝纱内纤维有规律的对齐，从而使得所述压力传感器线性度增加，实用性和适用性高，且制备方法简单，可大规模量产。

Double helix conductive fabric, pressure sensor and preparation method of pressure sensor

【技术实现步骤摘要】
双螺旋导电纺织物、压力传感器及压力传感器制备方法
本专利技术涉及传感器领域，尤其涉及一种双螺旋导电纺织物、压力传感器及压力传感器制备方法。
技术介绍
近年来，通过监视生理信号，用于便携式、长期医疗保健和远程医疗诊断的智能电传感技术受到越来越多的关注。其中，脉搏波作为一种重要的人体信号，可用光学和压力传感器进行采集，但是光传感器通常在10至100mW功率下工作，对于信号要求很高的应用是有限。而近年来研发出的压力传感器在体内血压和脉压等中等压力状态下的灵敏行、线性、导电性及机械性能等方面也并不理想，使用炭黑颗粒，碳纳米管(CNT)和石墨烯等基于碳的材料分散到聚合物基体中以制成导电复合材料，用于制造压力传感器确实可改善传感器的导电性和机械性能，但同样因为上述导电符合材料固有的机械性能和结构，使得制得的传感器灵敏度不够，难满足应用要求，因此，研发一种可提高电子器件性能的结构或方法，从而得到一种在灵敏度、可重复性、线性、迟滞、响应/恢复时间、工作电压及检测极限方面等性能均佳的压力传感器是非常重要的。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种双螺旋导电纺织物，其可提高电子器件性能，以及提供一种灵敏度、磁滞、相应/恢复时间等性能均佳的压力传感器，以满足现有市场的需求，同时，本专利技术还提供所述压力传感器的制备方法。为达到上述目的，本专利技术提供一种双螺旋导电纺织物，其由预定数量束金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝两两构成DNA式双螺旋结构，各所述金属包复丝中的单丝均包括尼龙芯和金属护套，所述金属护套包覆在所述尼龙芯外，各所述金属包复丝电导率为900-1500ohm/cm.优选的，所述金属包复丝规格为40-100D/10-40F。进一步优选的，所述金属包复丝细度为20-60Tex。优选的，所述金属包复丝为铜包复丝、金包复丝、银包复丝或铝包复丝。本专利技术还提供一种压力传感器，所述压力传感器包括一基板、一金属电极层、一导电纺织层及一封装层，所述金属电极层设置在所述基板上，所述导电纺织层设置在所述金属电极层上，所述封装层设置在所述导电纺织层上，对所述导电纺织层进行封装，所述金属电极层为一Au叉指电极，所述导电纺织层为上述的双螺旋导电纺织物，所述封装层上设置有一PEN薄膜。进一步优选的，所述金属电极层为一Au叉指电极，其Cr/Au厚度＝5/100nm；电极宽度＝200μm；间隔＝100μm；有效压敏面积＝3mm×3mm。进一步优选的，所述基板为Pi基板，其厚度为2-5μm。一种压力传感器的制备方法，用于制备上述压力传感器，步骤包括：步骤1、将两束所述金属包复丝平行对齐，通过加捻技术获得DNA式双螺旋丝纱；步骤2、采用普通针织法，利用小型圆形针织机将所述DNA式双螺旋丝纱制成导电纺织物；步骤3、将所述Au叉指电极进行光刻构图，然后热蒸发到所述集板上，形成金属电极层；步骤4、将步骤2得到的所述导电纺织物组装在所述Au叉指电极顶部，形成导电纺织层；步骤5、将步骤4得到的导电纺织层用1.0mil丙烯酸PSA粘合剂封装，形成封装层；步骤6、最后用1-2μmPEN膜覆盖，得到所述压力传感器。进一步优选的，步骤1中获得所述DNA式双螺旋丝纱的方法为将两束金属包复丝平行排列，然后转移到S方向的捻度值为300-500tpm，主轴最大转速为6000-9000rpm的络筒机中。进一步优选的，步骤4中将步骤2得到的所述导电纺织物组装在所述Au叉指电极顶部之前，还包括利用各向异性导电膜将所述Au叉指电极连接到标准的杜邦针。本专利技术的有益效果是本专利技术提供的双螺旋导电针织物，其由预定数量束规格为20-60Tex/40-100D/10-40F的金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝形成DNA双螺旋结构，具有较好扭转力及弹性恢复力，可重复性强，可大大提高传感器之类的电子设备的使用寿命，为提高传感器之类电子设备的性能研究提供的基础。所述压力传感器中的所述导电纺织层具有的DNA双螺旋结构，使得所述金属包复丝间具有足够强的扭转力，能够快速有效的克服摩擦力，实现高速响应/恢复，良好的稳定性、耐用性及可重复使用性，以及低迟滞，同时所述双螺旋丝纱内纤维有规律的对齐，从而使得所述压力传感器线性度增加，当施加的压力为30KPa时，所述压力传感器的灵敏度为0.57KPa-1，迟滞4.8-5.7％，线性度为4.7-5.4％，响应/恢复时间为2ms，耐久性为6600，可重复使用性、实用性和适用性高。所述压力传感器具有较高的柔性，可借助于医用胶带等贴附于人体，也有助于为人类提供可穿戴和便携式医疗传感设备，通过感应和监测人体脉冲来进行健康检测的目的。所述压力传感器制备方法简单，适合大规模量产。附图说明图1是本专利技术提供的压力传感器结构示意图；图2是本专利技术提供的压力传感器中的导电纺织层结构示意图；图3是导电纺织层中的金属包复丝的DNA双螺旋结构示意图；图4是无扭曲丝纱的普通防止传感器或本专利技术提供的压力传感器的装载-卸载转移曲线(A、在800KPa压力下，普通纺织品传感器的连续三个装载-卸载周期；B、普通纺织传感器的典型阶梯灵敏度；C、在压力为30KPa时为普通纺织传感器收集的无序和波动数据；D/E、所述压力传感器在800KPa和70KPa压力下的典型装卸循环；F、所述压力传感器的三个连续装载-卸载周期，压力为30Kpa)；图5是本专利技术提供的压力传感器响应/恢复时间寄稳定性测试结果(A、所述压力传感器的响应/恢复时间(1KHz采样率)；B、在1Hz触发(每秒1个周期)下对所述压力传感器进行6600个周期的稳定性测试)；图6是表皮脉冲检测结果(A、运动前后监测手腕脉搏信号；B、分别在颈部和手腕上检测到的脉搏；C、从正常女性受试者和男性受试者收集的手腕脉搏信号；D、男/女两个主体在每个完整周期中的相关信号峰值)。具体实施方式下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1参阅图2，本实施例提供一种双螺旋导电纺织物，其由预定数量束金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝两两构成DNA式双螺旋结构，各所述金属包复丝中的单丝均包括尼龙芯和金属护套，所述金属护套包覆在所述尼龙芯外，各所述金属包复丝电导率为900-1500ohm/cm，优选1200ohm/cm，所述金属包复丝规格为40-100D/10-40F，细度为20-60Tex。所述双螺旋导电纺织物结构配置可以改善传感器之类电子设备的响应/恢复、迟滞性、可重复性等性能，下面以压力传感器为例进行说明。参阅图1、图2和图3，本实施例还提供一种压力传感器，其包括一基板1、一金属电极层2、一导电纺织层3及一封装层4，所述金属电极层2设置在所述基板1上，所述导电纺织层3设置在所述金属电极层2上，所述封装层4设置在所述导电纺织层3上，对所述导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双螺旋导电纺织物，其特征在于，所述双螺旋导电纺织物由预定数量束金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝两两构成DNA式双螺旋结构，各所述金属包复丝中的单丝均包括尼龙芯和金属护套，所述金属护套包覆在所述尼龙芯外，所述金属包复丝电导率为900-1500ohm/cm。/n

【技术特征摘要】
1.一种双螺旋导电纺织物，其特征在于，所述双螺旋导电纺织物由预定数量束金属包复丝针织而成，各束所述金属包复丝两两构成DNA式双螺旋结构，各所述金属包复丝中的单丝均包括尼龙芯和金属护套，所述金属护套包覆在所述尼龙芯外，所述金属包复丝电导率为900-1500ohm/cm。


2.如权利要求1所述的双螺旋导电纺织物，其特征在于，所述金属包复丝规格为40-100D/10-40F。


3.如权利要求1所述的双螺旋导电纺织物，其特征在于，所述金属包复丝细度为20-60Tex。


4.如权利要求1所述的双螺旋导电纺织物，其特征在于，所述金属包复丝为铜包复丝、金包复丝、银包复丝或铝包复丝。


5.一种压力传感器，所述压力传感器包括一基板、一金属电极层、一导电纺织层及一封装层，其特征在于，所述金属电极层设置在所述基板上，所述导电纺织层设置在所述金属电极层上，所述封装层设置在所述导电纺织层上，对所述导电纺织层进行封装，所述金属电极层为一Au叉指电极，所述导电纺织层为权利要求1～4中任意一项所述的双螺旋导电纺织物，所述封装层上设置有一PEN薄膜。


6.如权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述Au叉指电极Cr/Au厚度＝5/100nm；电极宽度＝200μm；间隔＝100μm；有效压敏面积＝3mm×3mm。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡金莲，陈剑铭，
申请(专利权)人：深圳市启菂汇嘉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44